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1、1、催化剂载体的种类催化剂载体的种类很多,若按相对活性来分类,可分为不活性载体和相对活性载体两大类。若按表面积来分类,可分为大表面积和小表面积两大类。不活性载体通常耐高温,表面积小,用来负载活性很高的活性组分。尖晶石(MgAl2O4),绿柱石(3Be·Al2O3·6SiO2),碳化硅,氧化镁,氧化硅等属于这类载体。相对活性载体又分为绝缘体,半导体(主要是金属氧化物)和金属三类。比表面积小于20m2/g的载体是小表面积载体,其中无孔小表面积载体的比表面积约在1m2/g左右。如石英粉,碳化硅,玻璃粉等,有孔小表面积载体如硅藻土,
2、耐火砖,金属等。大表面积载体的比表面通常达到数百m2/g。其中,无孔的载体主要是一些颜料型物质,如高岭土,炭黑,氧化铁,氧化锌,氧化钛等。多孔的载体如膨润土,黏土矿,沉积物,铁铝氧石,活性炭,合成的氧化铝,合成的氧化镁,合成的干凝胶等。从化学因素考虑根据载体性质不同区分成以下三种情况:(1)惰性载体。这种情况下载体的作用是使活性组分得到适当的分布,使催化剂具有一定的形状,孔结构和机械强度。(2)载体与活性组分有相互作用。它使活性组分油良好的分布并趋于稳定,从而改变催化剂的性能。例如,丁烯气相氧化反应,分别将活性组分MoO3载
3、于Sio2,Al2O3,MgO,TiO2载体上,结果发现,用前三种载体负载的催化剂活性都很低,而用于TiO2做载体时,都获得了较高的活性和稳定性。后来分析表明,MoO3和TiO2发生了作用生成了固溶体。(3)载体具有催化作用。载体有负载活性组分一起发挥自身的催化作用。如用于重整的Pt负载于Al2O3上的双功能催化剂就是一例,用氯处理过的Al2O3作用固体酸性载体,本身能促进异构化反应,而Pt则促进加氢脱氢反应。天然载体或合成载体中杂质会影响到催化剂的活性,因此最好要经过预处理出去有害杂质。载体的物理化学性质与催化剂活性密切相
4、关,因此要根据催化剂功能的要求,预先测定载体的各种物理化学性质。1、固体酸碱催化最简单的固体酸碱催化剂就是将液体酸或碱浸附在载体上,其酸性来自质子,碱性来自羟基。各种固体氧化物(单组分或多组分混合),无机盐类,黏土矿物,离子交换树脂,甚至活性炭都可以作为固体酸碱催化剂,如在Al2O3上既有主要的L-酸中心,又有B-酸中心和碱中心。多相酸碱催化活性主要与酸碱强度,酸碱中心数量及其协同作用有关,现在固体酸碱催化剂应用的较多,主要应用于石油化学中的异构化,裂解,高聚,酯化,烷基化反应等过程。3、相关文献资料化学工业中的新酸碱催化过
5、程陶介绍了1990年以来全世界化学工业中投入生产的新酸碱催化过程。这些过程采用的催化剂主要为沸石,杂多酸,离子交换树脂,改性氧化锆和超强碱等,涉及的反应类型包括均相和多相催化的液相和气固相反应。同时对酸碱催化未来的研究方向进行了评述。关键词:酸催化剂;碱催化剂;酸碱双功能催化剂;工业化过程酸碱催化剂是石油加工和化学工业中使用量最大,用途最广泛的一类催化剂。在石油加工工业中大部分烃类转化反应,如裂解,基化,齐聚,异构化,歧化等都采用酸催化剂。在化学工业中,酸碱催化剂不仅用于合成基础化学品,还大量地用于合成专用化学品,如药物,塑
6、料,农药,香精ö香料等。由于液体酸碱催化过程存在较严重的腐蚀和污染问题,以固体酸碱代替液体酸碱催化剂已成为世界范围内无可置疑的发展趋势。据统计近40年来已发现了300余种固体酸碱材料,采用固体酸碱催化剂的化学过程达到了127种,包括裂解,烷基化,异构化,脱水和缩合,氨化,醚化,芳构化,水合,齐聚和聚合,酯化等等,其中属于固体酸,固体碱和固体酸碱双功能催化的过程分别为103,10和14种[1,2]。限于篇幅,本文将着重介绍化学工业中1990年以来投入生产的新的酸催化的液相均相过程,固体酸催化的多相过程和碱催化过程。1 酸催化的
7、液相均相过程许多液相的酸催化过程都采用强腐蚀性的无机或有机酸催化剂,例如生产增塑剂的酯化反应(H2SO4催化剂),由22甲基222羟基丙腈合成甲基丙烯酸甲酯(MMA)(H2SO4催化剂),苯烷基化制乙苯(AlCl3催化剂),异丁烯合成1,32二 烷(H2SO4催剂),Beckmann重排反应(发烟硫酸催化剂),A2烯烃齐聚反应(AlCl3,BF3催化剂),四氢呋喃(THF)齐聚生成聚乙二醇亚丁基醚(PTMEG)(FSO3H催化剂),二甲苯异构化生产对二甲苯(HFöBF3催化剂),聚乙烯醇合成聚乙烯醇缩丁醛PVB)(HCl催化
8、剂)等。无论从经济效益还是从生态环境角度考虑,这些过程都还存在较严重的缺陷,迫切需要加以改进。实践证明用腐蚀性较弱的杂多酸(HPA)代替上述各种无机和有机酸催化剂是一条行之有效的途经。Asahi化学公司采用磷钨杂多酸(H3PW12O40·xH2O)代替H2SO4成功地开发出由异丁烯水合生产